二氧化碳臨界狀態(tài)觀測(cè)及PVT關(guān)系測(cè)定實(shí)驗(yàn)

1、實(shí) 驗(yàn) 報(bào) 告評(píng)分 13系 08級(jí)第三大組實(shí)驗(yàn)室力一樓 日期2011-03-06姓名 楊月PB08013025 張寶 PB08013026 洪曉強(qiáng) PB08013030實(shí)驗(yàn)題目：二氧化碳臨界狀態(tài)觀測(cè)及P-V-T關(guān)系測(cè)定實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私馀R界狀態(tài)的觀測(cè)方法，增加對(duì)臨界狀態(tài)概念的感性認(rèn)識(shí)加深對(duì)課堂所講的工質(zhì)熱力狀態(tài)、凝結(jié)、汽化、飽和狀態(tài)等基本概念的理解掌握的p-t 關(guān)系的測(cè)定方法，學(xué)會(huì)用實(shí)驗(yàn)測(cè)定實(shí)際氣體狀態(tài)變化規(guī)律的方法和技巧學(xué)會(huì)活塞式壓力計(jì)、恒溫器等熱工儀器的正確使用方法。實(shí)驗(yàn)原理和裝置:整個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置由壓力臺(tái)、恒溫器和試驗(yàn)臺(tái)本體及其防護(hù)罩等三大部分組成（如圖所示）。試驗(yàn)臺(tái)本體如圖所示。對(duì)簡單可壓

2、縮熱力系統(tǒng)，當(dāng)工質(zhì)處于平衡狀態(tài)時(shí)，其狀態(tài)參數(shù)p、t之間有：或(1)圖 21 高壓容器 2 玻璃杯 3 壓力油 4 水銀 5 密封填料 6 填料壓蓋 7 恒溫水套 8 承壓玻璃管 9 CO2空間10 溫度計(jì)。恒溫水恒溫水本試驗(yàn)就是根據(jù)式（1），采用定溫方法來測(cè)定的p-之間的關(guān)系，從而找出的p-t關(guān)系。實(shí)驗(yàn)中，由壓力臺(tái)送來的壓力油進(jìn)入高壓容器和玻璃杯上半部，迫使水銀進(jìn)入預(yù)先裝了氣體的承壓玻璃管，被壓縮，其壓力和容積通過壓力臺(tái)上的活塞桿的進(jìn)、退來調(diào)節(jié)。溫度由恒溫器供給的水套里的水溫來調(diào)節(jié)。實(shí)驗(yàn)工質(zhì)二氧化碳的壓力，由裝在壓力臺(tái)上的壓力表讀出。溫度由插在恒溫水套中的溫度計(jì)讀出。比容首先由承壓玻璃管內(nèi)二氧

3、化碳柱的高度來測(cè)量，而后再根據(jù)承壓玻璃管內(nèi)徑均勻、截面不變等條件換算得出。實(shí)驗(yàn)步驟：1. 按圖1裝好試驗(yàn)設(shè)備，并開啟試驗(yàn)本體上的日光燈2. 恒溫器準(zhǔn)備及溫度調(diào)定1 將蒸鎦水注入恒溫器內(nèi)，注至離蓋3050mm。檢查并接通電路，開動(dòng)電動(dòng)泵，使水循環(huán)對(duì)流。2 旋轉(zhuǎn)電接點(diǎn)溫度計(jì)頂端的帽形磁鐵，調(diào)動(dòng)凸輪示標(biāo)，使凸輪上端面與所要調(diào)定的溫度一致，再將帽形磁鐵用橫向螺釘鎖緊，以防轉(zhuǎn)動(dòng)。3 視水溫情況，開、關(guān)加熱器，當(dāng)水溫未達(dá)到要調(diào)定的溫度時(shí)，恒溫器指示燈是亮的，當(dāng)指示燈時(shí)亮?xí)r滅閃動(dòng)時(shí)，說明溫度已達(dá)到所需恒溫。4 觀察玻璃水套上的溫度計(jì)，若其讀數(shù)與恒溫器上的溫度計(jì)及電接點(diǎn)溫度計(jì)標(biāo)定的溫度一致時(shí)（或基本一致），則

4、可認(rèn)為承壓玻璃管內(nèi)的的溫度處于所標(biāo)定的溫度。3. 加壓前的準(zhǔn)備1) 關(guān)壓力表及其進(jìn)入本體油路的兩個(gè)閥門，開啟壓力臺(tái)上油杯的進(jìn)油閥。2) 搖退壓力臺(tái)上的活塞螺桿，直至螺桿全部退出。這時(shí)，壓力臺(tái)油缸中抽 滿了油。3) 先關(guān)閉油杯閥門,開啟壓力表和進(jìn)入本體油路的兩個(gè)閥門。4) 搖進(jìn)活塞螺桿，使本體充油。如此反復(fù)，直至壓力表上有壓力讀數(shù)為止。5) 再次檢查油杯閥門是否關(guān)好，壓力表及本體油路閥門是否開啟。若均已 調(diào)定后，即可進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。4. 測(cè)定低于臨界溫度t=20時(shí)的定溫線a. 將恒溫器調(diào)定在t=20，并保持定溫線；b. 壓力從4.41MPa開始，當(dāng)玻璃管內(nèi)水銀升起來后，應(yīng)足夠緩慢地?fù)u進(jìn)活 塞螺桿，以保

5、證定溫條件。否則，將來不及平衡，使讀數(shù)不準(zhǔn)；c. 按照適當(dāng)?shù)膲毫﹂g隔取h值，直到壓力p=9.8MPa。測(cè)定t=25，t=27時(shí)其飽和溫度和飽和壓力的對(duì)應(yīng)關(guān)系。測(cè)定臨界等溫線和臨界參數(shù)，并觀察臨界現(xiàn)象。按上述方法和步驟測(cè)出臨界等溫線，并在該曲線的拐點(diǎn)處找出臨界壓力和臨界比容。實(shí)驗(yàn)處理與分析：1、-承壓玻璃管內(nèi)徑頂端刻度=3.3mmT=20t=31.1（臨界）t=50P/mm現(xiàn)象P/mm現(xiàn)象P/mm現(xiàn)象415.38.95沒有看到分離的界面416.89.828沒有看到分離明顯的界面；臨界狀態(tài)飽和汽液模糊不清418.410.764沒有看到分離明顯的界面；臨界狀態(tài)飽和汽液模糊不清511.16.49512

6、.47.254514.38.36667.04.09569.35.441611.26.55272.91.69776.94.03778.95.20782.51.463出現(xiàn)明顯的分離界面，且壓力越大，CO2柱越高83.82.22387.24.21292.11.22992.51.46395.63.276101.91.112102.21.287104.52.633根據(jù)以上數(shù)據(jù)畫出等溫線如下：6) 將實(shí)驗(yàn)測(cè)得的等溫線與圖4所示的標(biāo)準(zhǔn)等溫線比較，并分析它們之間的差異及 其原因。分析：與標(biāo)準(zhǔn)曲線相比，可以看出，實(shí)驗(yàn)所得圖形是有誤差的，當(dāng)然這是不可避免得。但是就總體趨勢(shì)上來看，還是比較符合得。時(shí)，實(shí)驗(yàn)所得曲線是

7、沒有那么平坦的直線的，這與實(shí)驗(yàn)所測(cè)得的點(diǎn)數(shù)是不無關(guān)系的，從總體上，可以斷言，如果測(cè)得數(shù)據(jù)較密集的話，應(yīng)該能夠到比較理想的曲線。時(shí)，同樣，在拐點(diǎn)處的曲線沒有測(cè)量到位。時(shí)，實(shí)驗(yàn)遇到同樣的問題?？傮w上，基于實(shí)驗(yàn)的誤差，實(shí)驗(yàn)得到的曲線一定程度上可以反映臨界狀態(tài)的現(xiàn)象和相關(guān)過程。7) CO2飽和溫度和壓力關(guān)系曲線標(biāo)準(zhǔn)曲線4、將實(shí)驗(yàn)測(cè)定的臨界比容與理論計(jì)算值一并填入表2，并分析它們之間的差異及其原因。表2 臨界比容標(biāo)準(zhǔn)值實(shí)驗(yàn)值0.002160.002470.007010.00263由計(jì)算結(jié)果可知：理想氣體狀態(tài)方程和范德瓦爾方程的理論值相比較首先實(shí)驗(yàn)值最接近標(biāo)準(zhǔn)值，相對(duì)誤差僅為其次為根據(jù)范德瓦爾方程計(jì)算的理

8、論值，相對(duì)誤差為最后根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程得到的理論值偏差最大，約為原因如下：1.按照理想氣體狀態(tài)方程式，定質(zhì)量氣體等溫變化時(shí)pV=常數(shù)（或=常數(shù)），但實(shí)際氣體僅在壓力較低、溫度較高的情況下近似滿足此關(guān)系，而且氣體的壓力愈高、溫度愈低，這一偏差愈大，因此需要適用于實(shí)際氣體的狀態(tài)方程式來描述氣體p-v-T之間的關(guān)系。而范德瓦爾方程式就是考慮分子間相互引力及分子本身大小后用來修正的方程，故會(huì)比其精確。2.讀數(shù)時(shí)由于狀態(tài)存在突然相變，模糊不清，故壓力表讀數(shù)不好控制，而讀數(shù)相對(duì)容易，更精確些，故實(shí)驗(yàn)值比理論計(jì)算值更接近于標(biāo)準(zhǔn)值。思考問題：1.實(shí)驗(yàn)中為什么要保持加壓或降壓過程的緩慢進(jìn)行？答：加壓或降壓過程的緩慢進(jìn)行，以保證定溫條件。否則，將